温度影响的压后压力降落分析

给出了一种模拟温度和压力动态的数学模型和它们之间的相互干扰以及小型压裂测试中压裂液压缩性的影响。关井前，利用数值解和PKN模型的近似解来计算裂缝几何参数；关井后，采用线弹性理论通过模拟压力计算裂缝宽度。模拟结果表明，小型压裂测试阶段的裂缝温度有显著的变化，比起不可压缩压裂液，可压缩流体的压力更高，下降速度更慢。如果流体是可压缩的，则通过Nohe压力降落分析方法计算的滤失系数偏小。此外研究还表明，采用关井阶段后期压力数据计算的滤失系数误差较小。     

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裂缝储层压裂与普通均质储层压裂存在明显的差异，最主要的差别就是流体的滤失。现有的压裂液滤失模型是针对均质储层而建立的，不能用于裂缝性储层压裂液的滤失计算。文章建立了裂缝性储层压裂液滤失计算的数学模型，采用正交变换法给出了模型的精确解，并讨论了其收敛性，对于裂缝性储层压裂设计和压裂压力分析具有重要的意义。实例计算表明，裂缝性储层压裂液滤失速度计算不能采用滤失速度与滤失时间的平方根成反比的经典滤失理论。     

水力压裂裂缝三维扩展ABAQUS数值模拟研究

油井岩石的水压致裂过程是多孔介质下的流固耦合过程。建立了水力压裂流体渗流连续性方程与岩石变形应力平衡方程,引入了二次正应力裂纹起裂及临界能量释放率裂缝延伸准则,考虑流体在裂缝面横向、纵向流动,采用有限元计算软件ABAQUS中的Soil模块模拟岩石水力压裂的三维复合裂缝起裂与扩展。通过其黏结单元设定裂缝延伸方向,编写用户子程序并嵌入ABAQUS主程序中,以确定初始地应力场、渗流场、随深度变化的孔隙度及随时间变化的滤失系数。从数值模拟结果可以得到水力压裂泵注不同时刻裂缝几何形态、缝内压力分布、岩石变形及其应力分布、孔隙压力分布、压裂液滤失量以及压裂液流体特性、排量、上下隔层应力差、滤失系数等参数对裂缝几何尺寸的影响。     

有限厚度地层中水平缝滤失计算模型研究

压裂液向地层的滤失速度是压裂设计和压后评估分析时确定裂缝几何尺寸最关键的因素之一.现有的水平缝滤失计算模型是针对均质储层而建立的,不能用于裂缝性储层压裂液的滤失计算.基于裂缝性储层的流体渗滤理论,建立了有限厚度裂缝性地层中通过水平缝的压裂液滤失模型,采用付氏正交变换原理对模型进行求解,获得了便于实际应用的解析解.应用表明,裂缝性油藏水平缝滤失速度随滤失时间而降低,但等效的综合滤失系数却随滤失时间的增加而增加.采用滤失速度与滤失时间的平方根成反比的经典滤失理论计算水平缝中受净压力影响的压裂液滤失速度会带来较大误差.论文模型和计算结果对于水平缝的压裂设计具有一定指导意义.     

裂缝性气藏压裂液滤失模型的研究及应用

裂缝性气藏压裂与普通均质储集层压裂最主要的差别在于流体滤夫。建立了计算裂缝性气藏压裂液滤失的数学模型，采用正交变换法给出了模型的精确解，对比分析影响裂缝性气藏压裂液滤失系数的因素。在大量模拟计算的基础上．提出描述裂缝性气藏压裂液滤失速率的新关系式．求得的滤失速率比用经典的压裂液滤失计算模型求得的滤失速率大。图3表1参10     

基于施工压力曲线的综合滤失系数测试方法及压裂参数优化

在水力压裂施工中,压裂液的滤失性质直接影响压裂液的工作效率,从而影响形成的水力裂缝几何尺寸和导流能力,故准确地测试施工过程中压裂液滤失情况对评价改造效果很重要。以大牛地某气井压裂为例,在二维裂缝扩展模型(PKN)下,利用该模型的净压力公式建立施工压力计算模型,计算施工过程中的施工压力曲线,最后通过计算的施工压力曲线与实际施工压力曲线反演获取压裂液综合滤失系数。研究结果表明,该井施工中压裂液综合滤失系数为0.1 mm/min~(0.5),利用该反演结果,采用统一压裂设计(UFD)方法优化主要的压裂施工参数,优化后,前置液量为490 m~3,施工排量为9 m~3/min。该方法反演效果较好,利用该方法可为判断压裂施工效果和优化施工参数提供一定依据。     

双重介质低渗透储层的压裂诊断与施工工艺

针对低渗透双重介质储层压裂过程中天然裂缝对压裂液滤失的影响，在Nolte压裂压力降落分析方法的基础上，对依赖于压力的滤失特征进行了分析，形成了压力降落过程识别天然裂缝滤失的基本方法，提出了压裂过程中依据天然裂缝与现今地应力场关系、裂缝开启压力等因素，模拟分析天然裂缝对压裂裂缝延伸动态影响的方法。压裂井例的分析表明，受天然裂缝的影响，压裂液的滤失系数高出同类储层一个数量级以上，为此根据天然裂缝的滤失特征提出了分步加砂、分级暂堵工艺，较好地解决了该类储层压裂易早期砂堵的问题。     

高渗透地层压裂液滤失模型研究

对于高渗透地层而言，由于压裂液滤失速度较快，滤失量较大，难以形成严格意义上的滤饼区，这时压裂液的滤失主要是受裂缝与油藏之间压力差的作用，而传统的滤失模型将裂缝到油气藏的区域分为滤饼区、侵入区和油气藏区，考虑压裂液的滤失受到压裂液黏度、地层流体压缩性和压裂液造壁性等3个因素的共同作用，但不能描述压裂液向地层作动态渗流的情况，因此，就无法用于高渗透地层压裂液的滤失计算。文章考虑压裂液为非牛顿型流体、在施工过程中向地层作平面二维流动的实际情况，利用数值模拟方法，建立了高渗透地层压裂液滤失模型，通过数值求解，验证了模型的可靠性。计算结果表明：对于高渗透地层，考虑地层未有滤饼区的形成、压裂液的非牛顿特性和压裂液向地层作二维渗流滤失的实际情况，计算结果更符合现场实际，这可以减少压裂施工的风险，提高压裂设计的准确性。     

裂缝性油藏压后压降分析

对于裂缝性低渗透储层,由于其基质孔隙度小、渗透率低,天然微裂隙成为决定压裂液滤失的主要因素。在总结Nolte经典G函数压降曲线分析方法的基础上,根据裂缝性地层存在微裂隙的特征,建立了裂缝性油藏小型压裂压降曲线分析模型。应用无因次压力函数图和叠加导数图,做出了压降特征曲线,可以判断天然裂缝闭合压力。通过对已压裂井压降曲线的分析和解释,能够计算出与压力相关的滤失系数、基质的滤失量和经天然裂缝的滤失量,以及人工裂缝的几何尺寸,从而为裂缝性地层压裂施工参数的设计提供依据。     

天然裂缝压裂液滤失模型

在裂缝性储层水力压裂过程中,天然裂缝在水力裂缝的作用下产生剪切滑移或张开,使压裂液的滤失量显著增加,从而增大了施工风险.目前的压裂液滤失模型大多是针对均质储层的,不适用于裂缝性储层.为此,从天然裂缝内压裂液的动态滤失过程出发,描述了压裂液滤失的物理过程;根据压力连续及流体体积守恒原理,建立了天然裂缝压裂液滤失模型;结合模型求解思路和方法,编制了计算程序.研究结果表明,压裂液性质、天然裂缝性质和施工参数等对压裂液的滤失影响较大,重点模拟分析了充填带对滤失量的影响.天然裂缝压裂液滤失模型计算结果表明:当最大缝宽较窄时,存在最小滤失量的临界缝宽;当最大缝宽较大时,累积滤失量与临界缝宽成反比;增大充填物的体积浓度可减小压裂液滤失量;而增大充填带临界厚度会增大滤失量,但存在最佳临界厚度.     

泡沫压裂摩擦压降计算模型的建立

泡沫压裂由于具有地层伤害小、返排迅速、滤失低、黏度高、摩阻低以及携砂能力强等优点,因而在低压、低渗、水敏等特殊储层的改造中得到了广泛的应用。泡沫压裂液在井筒中的流动与常规压裂液相比,主要体现出两方面的不同：一是由于泡沫压裂液中气相的存在,使得泡沫压裂液是可压缩流体,其密度是井深的函数,摩擦系数也随之发生变化;二是泡沫压裂液在井筒中既可以单相流的形式也可以多相流的形式流动,因而常规压裂液的摩阻计算方法不再适合于泡沫压裂液的摩阻计算。为此,建立了泡沫压裂井筒摩擦压降计算模型,在计算模型中,根据“体积恒等”原理,改进了摩擦系数的求解方法。并选用某口泡沫压裂施工井进行了实例计算。     

一种考虑温度和压缩性影响的压后压力降落数值模型

可压缩流体压裂测试压力动态分析已经得到很大的发展，模型从二维发展到三维，方法也从解析解发展到数值解，使得压力动态模拟结果更准确，更符合实际情况。文中在前人研究的基础上给出了一考虑温度和压缩性影响的模拟温度和压力动态的二维数值模型。关井前，利用数值解和PKN模型的近似解来计算裂缝几何参数；关井后，采用线弹性理论通过模拟压力计算裂缝宽度。     

酸压井压后压力递减分析模型

油气酸压井压后的压力递减分析和评估技术,发展相对比较缓慢。酸压井施工停泵后,裂缝壁面的酸岩反应还在继续进行,酸岩反应产生的CO2对酸液和残酸的压缩性,以及停泵后的压力动态都会有很明显的影响;裂缝壁面的酸液滤失机理与压裂液的滤失机理有很大的不同。提出了一种酸压井施工压力递减分析的方法,在考虑流体压缩性和地层温度的影响下,推导了停泵后流体的连续性方程,建立了利用酸压压力递减资料计算裂缝参数的数学模型,给出了压降数据拟合求解数学模型的方法,编制了酸压井停泵后压力递减分析解释软件。实例分析表明,酸压井的压降解释中必须考虑温度和流体压缩性的影响;采用计算机自动拟合压降曲线的方法可有效提高解释工作质量。由于该方法模拟了停泵后缝内的物理、化学变化过程,解释的酸压井的滤失系数和裂缝几何参数更接近地层真实情况,可以为酸压施工评价和优化酸压设计提供直接可靠的技术手段。     

利用压力递减分析法优选第一二次压裂间停泵时间

第二次压裂与第一次压裂之间有一段停泵时间,停泵时间的长短目前主要依靠经验确定,容易产生较大误差,从而影响第二次压裂的效果.为此,在前人研究成果的基础上,将压裂前后的整个过程分成了注入阶段、续流阶段、裂缝闭合阶段和裂缝闭合后等4个阶段;考虑压裂液的续流效应和支撑剂体积的影响,并根据裂缝闭合后的压降分析,建立了续流阶段和裂缝闭合阶段时间及地层压力趋于稳定时间的计算模型.利用X区块压裂井的基本施工参数,对压裂液的续流时间、裂缝的净闭合时间进行了计算,对裂缝闭合后的压降进行了分析,对多口压裂井的第二次压裂效果进行了对比.实例分析发现,地层压力趋于稳定的时间即为第一二次压裂间合理的停泵时间,地层压力稳定的时间点为最佳停泵时间,在该点可以获得最佳压裂效果.研究表明,模拟结果和压裂后日产量对应的最佳停泵时间与模型计算结果相吻合,建立的模型可以较为准确地预测最佳停泵时间,这对于现场施工具有一定的指导作用.      

碳酸盐岩裂缝性油藏酸压压降曲线分析

基于径向裂缝模型推导了酸压压降曲线分析模型。考虑了酸液溶蚀的碳酸盐以及酸岩反应生成的二氧化碳对人工裂缝体积的影响,针对裂缝内由二氧化碳、水、氯化钙等物质组成的高压相平衡体系,将二氧化碳真实地处理为超临界状态,其体积由适用于超临界流体的BWR状态方程求解。通过构造G函数、ψ函数可判断储层的滤失特性,确定裂缝闭合点从而得到裂缝的几何尺寸以及滤失系数等参数,进而指导酸压的施工设计和完善酸压工艺。将该方法应用到塔河油田酸压井的压降曲线分析中取得了较好的效果。     

FS-3井异常高温储层压裂改造技术

FS-井是位于济阳坳陷构造带上的１口埋藏深、裂缝发育的异常高温井,对储层改造施工的压裂液以及对地层破裂压力的预测等都提出了极高的要求。针对FS-井的地质特征进行了储层改造的技术难点分析,在大量实验测试的基础上,优选出耐高温、高黏度且能满足150 ℃高温的低摩阻延迟交联液体系。通过室内岩心实验,利用储层应力计算模型预测了地层破裂压力和压裂施工压力。同时,采用粉砂降滤失、大排量施工、适当增加前置液用量、前置液阶段伴注液氮帮助返排等技术措施,完成了FS-井的压裂施工设计,并进行了现场实施。最后,利用压裂施工曲线、压后排液及压后产量测试资料,完成了FS 3井压裂施工资料的评估分析,达到了预期效果。该成果对异常高温储层的压裂改造设计和施工方案的形成具有指导意义。     

水平井分段压裂注液过程中温度分布预测

近年来，光纤分布式温度传感器（DTS）越来越多地用于水平井压裂动态监测，拟解决在水平井分段压裂过程中普遍面临的人工裂缝起裂位置不明、压裂液去向未知、裂缝扩展形态不清、压裂效果难以评价等技术难题，而温度预测模型是基于DTS监测进行压裂诊断的基础，但目前定量预测水平井压裂过程中的温度分布仍是一项巨大挑战。在考虑多种微量热效应的基础之上，建立了一套水平井分段压裂温度分布预测模型，并完成模型耦合求解，采用建立的温度模型，分别模拟了一口水平井常规压裂和分段多簇压裂时的温度分布，分析了水平井分段压裂过程中温度分布特征，明确了压裂液排量、地层滤失系数、裂缝宽度及裂缝高度对温度分布的影响规律。该研究成果为实现基于DTS监测诊断压裂动态、识别裂缝起裂、分析压裂液去向提供了理论支撑，对于压裂水平井改造效果评价和压裂设计优化具有重要意义。